在考慮過現有的技術和他們用戶的需求後，決定開發出一（yī）個新的工具，可通過虛擬用戶界麵來操縱現實世界的設備（bèi）。而選擇了可以通過虛擬顯示技術VR技術的應用來直觀地進行操縱（zòng）的機械臂，以作為目標的概念驗證。為了快速高效地打造出這個係統，快速原型開發工具（jù）和迭代開發形式的、靈活的、跨域的設計流程。數學（xué）建模、MATLAB仿（fǎng）真、計算（suàn）機輔助設計、開源電（diàn）子硬件、3D打印、以及快速的製作方法都是這個項目成功的關鍵。

開發虛擬控製

現在這個虛擬應用可以（yǐ）準確而直觀地控製機械手臂。這（zhè）個應用不僅可（kě）以實時進行控製，而且還能輕鬆（sōng）地錄製一個（gè）機（jī）械手臂的動作路徑。這樣用戶就（jiù）能“教導”機械手臂進行定的動（dòng）作，而無需任何高級的編程知識。錄製一個新的動作十分（fèn）簡單：按下錄製按鈕，在VR中啟用機（jī）械手臂的末端執（zhí）行器，並將其拖入3D場景中就可以了（le）。

潛在的應用

在這次（cì）概念驗證中機械手（shǒu）臂比較小，但這（zhè）個方法（fǎ）同樣（yàng）可以用於（yú）強大（dà）的工業機器之中（zhōng）。想象一下，整（zhěng）個工廠都可以（yǐ）在VR中進行設計和編程，包括所有的（de）機械動作。不再需工業機器（qì）人域的專家，也不再需要花費大量的時間和經曆（lì）來為低階（jiē）的（de）機械手臂進行編碼。通過這（zhè）個架構，任何人都（dōu）可以輕（qīng）鬆而快（kuài）速地為機器的行為進行編程，或者重新編程。有些公司已經開發出可輕鬆進行編程的機械手臂，但目前很少有公（gōng）司會利用到VR的直（zhí）觀性和沉（chén）浸感。

這個虛擬控製係統可讓用戶與遠程的機器係統進行交互，甚至是與危險的（de）機器係統進行交互。例如，一名在外地的外（wài）科醫生（shēng）可（kě）以（yǐ）直觀地對本（běn）地病人進行手術，而且不需要對機械控製進行（háng）高強度的訓練就可以輕鬆實現。

在開發中學習

盡管這個項目隻（zhī）是一個概念驗證，但在製作（zuò）VR機（jī）械手臂係統的過程中，知道如何連接虛擬（nǐ）世界和現實（shí）世界。在（zài）設計這個創新性工（gōng）具時所積累（lèi）的經驗對用戶是有（yǒu）幫助的（de），希望這個項（xiàng）目可以（yǐ）啟發其他的工程師（shī）來開發融合VR直觀性的控製係統。

技術要點

這個項目成功運用了（le）3D模型的骨骼反（fǎn）向IK技術，通過HTC VIVE獲得模（mó）型手（shǒu）的（de）空間位置（zhì），實時設定骨骼末端（duān）節點的空間位置， 通過反向IK驅動機械手臂的其他骨骼節點， 這個應用具有比較高的實用價值。WONGLOVE+係列手套可以與機械臂集成實現反向IK應用（yòng）。